[发明专利]一种水电超高水头机组新型测头体焊接结构

说明书

本发明公开一种水电超高水头机组新型测头体焊接结构。测头体焊接结构包括壳体、测头体、过渡套、过渡套非过流侧不锈钢层、过渡套过流侧不锈钢层，壳体与过渡套之间为焊接连接，过渡套与测头体之间通过止口配合并焊接连接；通过增加过渡套并在过渡套上堆焊不锈钢层，使过渡套与壳体间、过渡套与测头体间均实现了同材质焊接，避免了异种钢焊接接头带来的焊接质量不稳定性；过渡套与测头体间通过采用大钝边非焊透结构并采用三项组织焊材焊接，降低了焊接量及焊缝残余应力水平；过渡套与测头体间通过采用止口配合形式，抵消了一部分壳体内压力，以减小实际作用在测头体焊缝上的工作应力，能够更好地保证测头体焊接质量，并提高运行的安全裕度。

技术领域

本发明涉及水电行业超高水头机组测压技术领域，是一种主要用于冲击式机组配水环管、抽水蓄能机组蜗壳等部件测压管路的测头体焊接结构。

背景技术

以往测头体焊接结构中壳体为低合金高强钢材质，测头体为不锈钢材质，二者为异种钢焊透形式，焊接接头在制造及运行中多见开裂等缺陷，奥氏体或马氏体不锈钢材质测头体与高强钢壳体间焊接接头出现焊接质量问题的主要原因为异种钢焊接接头界面化学成分及金相组织复杂，加之操作原因，导致焊接质量不稳定，可控性差；另外焊透接头残余应力水平高，奥氏体焊缝强度明显低于壳体材料，在残余应力叠加工作应力作用下造成奥氏体焊缝开裂的风险相对较大，鉴于此，本发明提出一种水电超高水头机组新型测头体焊接结构。

发明内容

本发明提出一种水电超高水头机组新型测头体焊接结构，适用于超高水头冲击式机组配水环管、抽水蓄能机组蜗壳等部件测压管路的测头体焊接工序，能够更好地保证测头体焊接质量，提高运行的安全裕度，本发明的技术方案为：测头体焊接结构包括壳体、测头体、过渡套、过渡套非过流侧不锈钢层、过渡套过流侧不锈钢层，壳体与过渡套之间为焊接连接，过渡套与测头体之间通过止口I配合并焊接连接。

在上述水电超高水头机组新型测头体焊接结构中，过渡套与壳体之间为高强钢同材质等厚度等强度焊透结构，焊接材料按等强匹配。

在上述水电超高水头机组新型测头体焊接结构中，过渡套与测头体之间为大钝边非焊透结构，非焊透坡口深度B≤壳体厚度K的1/2，测头体选用马氏体或奥氏体不锈钢材质，焊接材料选用三项组织焊材。

在上述水电超高水头机组新型测头体焊接结构中，过渡套作为标准件制备，单件下料加工后堆焊非过流侧不锈钢层及过流侧不锈钢层，而后再加工堆焊层，加工后不锈钢层厚度E为4mm～5mm。

在上述水电超高水头机组新型测头体焊接结构中，先装配过渡套，完成过渡套与壳体之间的焊缝，随部件整体退火消应后再插装测头体，之后完成过渡套与测头体之间的焊缝。

在上述水电超高水头机组新型测头体焊接结构中，过渡套与测头体之间的非过流侧焊缝坡口深度A与过流侧焊缝坡口深度C之和≥壳体厚度K的1/2。

在上述水电超高水头机组新型测头体焊接结构中，测头体与过渡套间配合止口I的搭接宽度D为10mm～20mm。

在上述水电超高水头机组新型测头体焊接结构中，测头体中间通流孔J及配合止口I的转角处导圆处理，导圆半径≤R1mm，测头体与过渡套间加强角焊缝H部位增加圆角打磨处理，打磨圆角尺寸R10mm及以上。

本发明的有益效果是：

1)通过增加过渡套并在过渡套上堆焊不锈钢层，使过渡套与壳体间、过渡套与测头体间均实现了同材质焊接，避免了异种钢焊接接头带来的焊接质量不稳定性。

2)过渡套与测头体间通过采用大钝边非焊透结构并采用三项组织焊材焊接，降低了焊缝熔敷金属填充量，也降低了焊缝残余应力水平。

3)过渡套与测头体间通过采用止口配合形式，抵消了一部分壳体内压力，以减小实际作用在测头体焊缝上的工作应力，可将测头体焊缝应力水平控制在焊缝金属屈服强度的50％以下。